導(dǎo)讀：本期來說說壁掛爐帶散熱器供暖系統(tǒng)中的末端裝置——散熱器，特別是壁掛爐連接的散熱器選組對能源消耗的影響，我們將對其進(jìn)行深入解析。

 

關(guān)于冬季采暖費(fèi)用的問題，很多人會認(rèn)為是壁掛爐導(dǎo)致費(fèi)氣的原因，但對于這個(gè)問題很難用一句話來說清楚。像貴州的一位用戶使用壁掛爐連接散熱器供暖系統(tǒng)，只用了一組散熱器，但每個(gè)月的燃?xì)赓M(fèi)卻高達(dá)1500元，后來開了三組散熱器，其暖氣費(fèi)用反而更低，這是為什么呢？針對這個(gè)問題，這一期我們來談?wù)劚澈蟮脑?，以及如何設(shè)計(jì)壁掛爐的系統(tǒng)方案使其更節(jié)能。

 

有一些朋友可能有疑問：為什么做的項(xiàng)目面積差不多，用的壁掛爐和末端產(chǎn)品等也差不多，但客戶反映的耗氣量卻相差很大？

 

一個(gè)典型的例子：某一用戶家里安裝了一臺壁掛爐帶6組散熱器的簡單供暖系統(tǒng)，用戶反映在12月份一個(gè)月的耗氣費(fèi)用是800元，到了1月份突然變成了2800元，用戶向暖通公司反映說壁掛爐壞了，要求更換一臺壁掛爐，但暖通公司認(rèn)為不可能，因?yàn)楸趻鞝t的效率是90%左右，即使出問題也不可能把效率降低到了20%?？捎脩艏抑写_實(shí)使用了那么多然氣，暖通公司沒辦法給客戶解釋，只好同意更換壁掛爐，結(jié)果更換了同樣型號的新壁掛爐后耗氣量還是一樣大。

 

為什么呢？用戶家里的采暖面積沒變，散熱器也沒變，壁掛爐也沒問題，為什么耗氣量會相差3.5倍呢？

 

這個(gè)問題的根源在于我們沒有分清楚壁掛爐的設(shè)備效率和系統(tǒng)效率的差別。壁掛爐的設(shè)備效率沒變，各個(gè)品牌合格的產(chǎn)品幾乎都差不多，但是系統(tǒng)效率可能相差數(shù)倍之多，而這個(gè)案例中的原因就是系統(tǒng)效率發(fā)生變化造成的。

 

設(shè)備效率：設(shè)備效率是在標(biāo)準(zhǔn)測試工況下，壁掛爐有效利用熱量的能力。在壁掛爐產(chǎn)品上我們一般可以看到一個(gè)藍(lán)色的標(biāo)簽，上面標(biāo)稱著不同級別的能效。如下圖：

 

 

燃?xì)獗趻戾仩t效率的定義公式是：

 

η=Q1÷B×QDWy×100(%)

效率=鍋爐有效利用熱÷輸入鍋爐熱量

 

式中，Q1表示鍋爐有效熱；B表示燃料的消耗量；QDWy表示燃料的應(yīng)用基低位發(fā)熱量。

 

 

壁掛爐效率是在穩(wěn)定工況下測試得到的，代表壁掛爐燃燒效率。這個(gè)效率在能效測試報(bào)告中已經(jīng)提供給我們了，即使三級能效至少要達(dá)到82%的效率，像北京地區(qū)強(qiáng)制的一級能效，其效率要達(dá)到95%以上。不同品牌的壁掛爐在設(shè)備效率上相差不大，同一臺壁掛爐短時(shí)間內(nèi)設(shè)備效率也很難有劇烈的變化。有些朋友會說，冷凝爐銘牌標(biāo)識效率大于100%，這意味著壁掛爐利用的熱量比天然氣蘊(yùn)含的熱量還多，是不是標(biāo)錯(cuò)了？其實(shí)沒有標(biāo)錯(cuò)，因?yàn)槲覀冞M(jìn)行效率標(biāo)注的時(shí)候是以天然氣的低位發(fā)熱值為依據(jù)的，相對于高位發(fā)熱值，任何壁掛爐效率都是低于100%的。但對應(yīng)高位發(fā)熱值可以超過100%，在理論上冷凝壁掛爐的最高效率是109.2%左右。

 

燃?xì)飧呶话l(fā)熱值：所謂高位熱值是指一標(biāo)準(zhǔn)立方米CH4完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，而其中的水蒸氣以凝結(jié)水狀態(tài)排出時(shí)所放出的熱量QH=890943kJ/kmol，其熱值為39842kJ/Nm³。 

 

燃?xì)獾臀话l(fā)熱值：所謂低位熱值是指一標(biāo)準(zhǔn)立方米CH4完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度，但煙氣中的水蒸氣仍為蒸氣狀態(tài)時(shí)所放出的熱量QL=802932kJ/kmol，其熱值為35906kJ/Nm³。燃?xì)獾母呶粺嶂翟跀?shù)值上大于其低位熱值，差值3936kJ/Nm³為水蒸氣的汽化潛熱。在工業(yè)與民用燃?xì)鈶?yīng)用設(shè)備中，燃?xì)庵械乃魵馔ǔＪ且詺怏w狀態(tài)排出，因此實(shí)際應(yīng)用工程中常用燃?xì)獾臀粺嶂颠M(jìn)行計(jì)算。冷凝壁掛爐由于采用低溫回水將煙氣中的水蒸氣進(jìn)行冷凝，將其中蘊(yùn)含的汽化潛熱進(jìn)行回收利用，因此效率比普通壁掛爐更高，通常在99%～109%之間，而普通壁掛爐不進(jìn)行煙氣冷凝回收，因此效率一般最高不超過95%。

 

壁掛爐的真實(shí)效率：如果按燃?xì)獾牡臀话l(fā)熱值為基礎(chǔ)的話，冷凝壁掛爐真正的效率大概在90%～95%左右，常規(guī)壁掛爐的效率在75%～85%左右。但是，需要注意的是冷凝壁掛爐采用特殊材質(zhì)的換熱器及全預(yù)混技術(shù)燃燒器等，使冷凝產(chǎn)生，且收集水蒸氣的潛熱，但普通壁掛爐沒有這些措施，因此需要嚴(yán)格防止冷凝現(xiàn)象的產(chǎn)生，否則會對換熱器和壁掛爐火排等部件產(chǎn)生嚴(yán)重危害。避免普通壁掛爐產(chǎn)生冷凝現(xiàn)象的最重要手段是控制回水溫度不低于煙氣露點(diǎn)溫度，一般天然氣露點(diǎn)溫度是55℃，這也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要考慮的問題。

 

系統(tǒng)效率：系統(tǒng)效率是在實(shí)際應(yīng)用工況下，通過末端散發(fā)到用戶室內(nèi)的有效熱量。

 

η″=Q2÷B×QDWy×100(%)

效率=系統(tǒng)有效利用熱÷輸入鍋爐熱量的百分?jǐn)?shù)

 

式中Q2表示系統(tǒng)有效熱；B表示燃料的消耗量；QDWy表示燃料的應(yīng)用基低位發(fā)熱量。系統(tǒng)效率是將熱源、傳輸控制、末端結(jié)合在一起，在動態(tài)工況情況下系統(tǒng)獲得的真實(shí)效率。因此，系統(tǒng)效率才是對用戶有意義的，也是表征系統(tǒng)是否高效節(jié)能的重要依據(jù)。那么有一個(gè)問題：如果壁掛爐設(shè)備效率為90%，那為什么系統(tǒng)效率會很低？天然氣燃燒的熱量去哪里了？

 

系統(tǒng)效率最低可能是0：我們用下面這個(gè)例子說明一下壁掛爐的系統(tǒng)效率問題：

 

 

圖中，壁掛爐通過一個(gè)板換與二次側(cè)散熱器，構(gòu)成了一個(gè)供暖系統(tǒng)，在正常工作的時(shí)候壁掛爐產(chǎn)生的熱量通過換熱器進(jìn)入二次系統(tǒng)，然后通過散熱器散發(fā)到房間里。

 

在不考慮管道熱損失的情況下，系統(tǒng)效率等于壁掛爐本身的設(shè)備效率，但是我們將二次側(cè)水泵關(guān)閉，則末端不再散熱，進(jìn)入供暖系統(tǒng)的熱量是0，這時(shí)壁掛爐會根據(jù)回水溫度降低到一定程度，然后在壁掛爐執(zhí)行前吹掃，再開始點(diǎn)火，由于輸出的熱水經(jīng)過板換后沒有降溫就回到壁掛爐中，會使壁掛爐很快超溫熄火，然后執(zhí)行后吹掃，如此反復(fù)點(diǎn)火熄火。

 

在上面這個(gè)過程中房間沒有得到一點(diǎn)熱量，但是壁掛爐仍然在消耗燃?xì)?，從整個(gè)系統(tǒng)來說系統(tǒng)效率就是0。當(dāng)然，這是一個(gè)極端的例子，在實(shí)際使用中很少會出現(xiàn)這種情況，但是既然系統(tǒng)效率可以是0，那么在實(shí)際運(yùn)行中系統(tǒng)效率是10%、20%、50%等都是有可能的，這也可以解釋為什么同一臺壁掛爐在使用過程中耗氣量會相差甚遠(yuǎn)的原因。

 

系統(tǒng)效率是如何降低的？

 

這個(gè)問題要從壁掛爐本身的工作特性上說起。壁掛爐有一個(gè)額定功率，指滿負(fù)荷工作時(shí)能夠輸出的功率；還有一個(gè)最小功率，就是火焰能夠穩(wěn)定燃燒時(shí)輸出的最小功率。對于常規(guī)壁掛爐來說，這個(gè)數(shù)值是額定功率的30%～40%，24kW的壁掛爐最小功率大概在7.2kW～9.6kW之間，也就是說壁掛爐只要點(diǎn)火至少要產(chǎn)生這么大的熱量，然后再將這些熱量靠水流及時(shí)帶走，否則會導(dǎo)致出水溫度過高出現(xiàn)超溫停爐的情況。

 

 

一般壁掛爐的出水溫度超過設(shè)定值5℃時(shí)則會熄火，當(dāng)壁掛爐出水溫度設(shè)定為75℃，溫差20℃時(shí)，水溫升高到80℃時(shí)熄火，回水溫度低于55℃時(shí)點(diǎn)火，如果水流過小，點(diǎn)火后水流經(jīng)過換熱器將溫升超過25℃，出水溫度將達(dá)到80℃，這時(shí)壁掛爐會直接熄火。我們計(jì)算一下，按壁掛爐最低負(fù)荷7.2kW計(jì)算，則流量小于：7200/1.163/25=247.6L時(shí)，壁掛爐的出水溫度直接超溫，則不等熱量送到末端壁掛爐將達(dá)到溫度熄火，執(zhí)行完吹掃后由于回水溫度較低再次點(diǎn)火，如此反復(fù)頻繁啟停。

 

為了保證壁掛爐的安全性，每次壁掛爐點(diǎn)火前都要進(jìn)行前吹掃，通過風(fēng)機(jī)對壁掛爐爐腔進(jìn)行換氣，將里面殘存的燃?xì)鈳ё撸?dāng)然同時(shí)也將熱量帶走；每次熄火后要進(jìn)行后吹掃，將爐腔里殘存的燃?xì)鈳ё?，同時(shí)也將熱量帶走，而這些帶走的熱量都沒有進(jìn)入到房間，所以對于系統(tǒng)效率來說是無效的熱損失。正常情況下壁掛爐的效率是在嚴(yán)格限定的條件下測試滿負(fù)荷并達(dá)到30%負(fù)荷下的效率得到的，測試狀態(tài)下工況穩(wěn)定，燃燒穩(wěn)定，流量符合要求，沒有擾動因素影響，也不會出現(xiàn)上述頻繁啟停的問題，因此效率相對穩(wěn)定。但是如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理產(chǎn)生上述頻繁啟停后，則導(dǎo)致壁掛爐的熱量無法送入系統(tǒng)，就被風(fēng)機(jī)帶走，從而導(dǎo)致房間能夠有效利用的熱量大大降低，那么既使壁掛爐非常費(fèi)氣，用戶家里的室溫還是不高。

 

 

為什么一組散熱器比三組散熱器還費(fèi)氣？

 

其實(shí)很多實(shí)際應(yīng)用中，壁掛爐的耗氣量高都是這個(gè)原因造成的：有一個(gè)客戶家里的壁掛爐帶了6組散熱器，在暖通公司調(diào)試好之后，客戶為了省錢只開啟一組散熱器，但是一個(gè)月下來發(fā)現(xiàn)燃?xì)赓M(fèi)達(dá)到1500元，便投訴到暖通公司，暖通公司則派技術(shù)人員去檢查，連續(xù)測試了幾天發(fā)現(xiàn)都是14h耗氣量10m³，簡單換算平均理論輸出功率達(dá)到6kW，而這個(gè)房間安裝的散熱器，實(shí)際散熱量只有1kW左右，也就是說每小時(shí)5kW的熱量都被浪費(fèi)了，真正的系統(tǒng)效率只有16%。客戶向博容咨詢后我們建議他開啟三組散熱器后再試試，結(jié)果經(jīng)過幾天的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)開啟三組散熱器后每14小時(shí)的耗氣量反而降到9m³。該案例就是典型的因?yàn)榱髁坎蛔愣鴮?dǎo)致的耗氣量異常升高，當(dāng)開啟三組散熱器后避免了壁掛爐頻繁的啟停，提高了系統(tǒng)效率。

 

 

如何避免散熱器供暖系統(tǒng)效率過低？

 

對于壁掛爐帶散熱器供暖系統(tǒng)來說，通常暖通公司會把各組散熱器調(diào)好，所謂的調(diào)好就是通過回水閥的限制讓每一組散熱器都能熱起來，調(diào)試的方式是閥門先全開，由遠(yuǎn)及近將最遠(yuǎn)的回水閥全開，越靠前開度越小，比如第一組回水只開啟一點(diǎn)點(diǎn)。調(diào)試完成后告訴用戶回水閥不要動，如果哪個(gè)房間不用了就把進(jìn)水閥關(guān)閉，用的時(shí)候再開啟。但恰恰是這個(gè)原因給暖通公司造成了大量的售后工作，也讓業(yè)主承受了更高的采暖費(fèi)用。

 

由于調(diào)試的時(shí)候需要開啟所有散熱器，所以壁掛爐流量是能夠滿足要求的，但是當(dāng)用于使用時(shí)關(guān)閉部分房間甚至只開啟一個(gè)房間時(shí)流量就可能低于壁掛爐最小流量，特別是如果用戶只開啟第一組散熱器，且回水閥開度很小，通過的流量嚴(yán)重低于需要的流量會造成頻繁啟停，嚴(yán)重的時(shí)候熱水根本到不了散熱器末端，就會出現(xiàn)用戶家中不熱，但壁掛爐氣耗還很高的現(xiàn)象。如果我們要求用戶不管房間用不用供暖都要一直開著各組散熱器也不合理，那么想要解決這個(gè)問題，就要改變散熱器調(diào)試的方式。

 

 

散熱器應(yīng)該采用比例流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行進(jìn)水調(diào)節(jié)

 

1、選用針對散熱器流量特性設(shè)計(jì)的比例流量調(diào)節(jié)閥作為進(jìn)水閥調(diào)節(jié)流量平衡，回水閥只做開關(guān)之用，用戶可以根據(jù)開啟散熱器組數(shù)來改變流量，避免流量過小問題。

 

2、當(dāng)散熱器開啟組數(shù)較多時(shí)適當(dāng)關(guān)小調(diào)節(jié)閥，避免流量失衡而導(dǎo)致的冷熱不均；當(dāng)散熱器開啟組數(shù)小于3組時(shí)將調(diào)節(jié)閥全開，即使只開啟一路也可以實(shí)現(xiàn)全開保障最小流量。

 

3、壁掛爐配置一臺無線溫控器，放置在需要供暖的房間內(nèi)，利用室溫變化比較緩慢的特點(diǎn)，通過溫控器減少壁掛爐的啟停次數(shù)。

 

目前，適合用于散熱器流量調(diào)節(jié)的溫控閥不太多，博容公司的虎牢關(guān)溫控閥可以實(shí)現(xiàn)上述目的。在使用散熱器恒溫閥的時(shí)候要特別注意，由于散熱器需要將流量降低到額定流量50%以下時(shí)才能比較有效的降低散熱量，因此恒溫閥起作用的時(shí)候通過的流量很小，一般每小時(shí)只有幾十公斤甚至十幾公斤，很容易導(dǎo)致壁掛爐工作失常，結(jié)果達(dá)不到節(jié)能的效果，因此要謹(jǐn)慎使用，或者做好壓差旁通閥等輔助措施。

 

 

如何避免地暖系統(tǒng)效率過低？

 

在地暖中常見的分室溫控會造成同樣的問題，如果壁掛爐直接帶地暖建議不要做分室溫控，或者保留兩路不進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)流量過低的現(xiàn)象。常規(guī)壁掛爐如果通過混水裝置帶地暖，要特別注意混水裝置的流量轉(zhuǎn)換作用，因?yàn)槠渥饔脮尡趻鞝t的流量更小，導(dǎo)致問題更加嚴(yán)重，因此要選擇針對壁掛爐設(shè)計(jì)的專用混水裝置，以提供足夠的流量保障。無論對于散熱器還是地暖如果進(jìn)行分室溫控等變流量、變負(fù)荷的控制，推薦中間加裝緩沖蓄能水箱，通過水箱的水流去耦和熱量存貯作用，避免壁掛爐出現(xiàn)上述問題，從而提高系統(tǒng)效率。

 

 

溫控器對壁掛爐的節(jié)能作用

 

無論對于地暖還是散熱器都強(qiáng)烈推薦加裝溫控器，因?yàn)榭梢杂行У奶岣咝屎褪覝厥孢m性，而且每一個(gè)壁掛爐配置一個(gè)無線溫控器即可。溫控器和壁掛爐的節(jié)能作用通過三個(gè)方面可以得到體現(xiàn)：

 

1、室溫每升高1℃房間供暖能耗增加8%左右，通過溫控器可以控制房間溫度不超過所需溫度，避免室溫過高的情況。

 

2、當(dāng)家里沒人的時(shí)候或者晚上入睡后，可以通過降低室溫獲得節(jié)能，通過定時(shí)自動控制提前升溫和降溫，在保障舒適性的前提下降低能耗。

 

3、當(dāng)室溫達(dá)到設(shè)定溫度后，溫控器則可以控制壁掛爐停止工作，由于室溫變化比較慢，直到溫度降低到下限時(shí)才會再次啟動壁掛爐，避免壁掛爐由于水溫快速變化而出現(xiàn)的多次啟停，進(jìn)一步降低能耗。

 

綜合上面三個(gè)方面的作用，一臺溫控器可以讓壁掛爐實(shí)現(xiàn)30%的節(jié)能效果，是非常有價(jià)值的配件，應(yīng)該作為每位用戶的標(biāo)準(zhǔn)配置。

 

 

小結(jié)：

 

壁掛爐的節(jié)能要從提升系統(tǒng)效率考慮。我們往往將壁掛爐是否節(jié)能看做壁掛爐本身的問題，實(shí)際上壁掛爐在本身標(biāo)準(zhǔn)工況下的效率相差不大，但是在其實(shí)際運(yùn)行過程中，由于外部工況超出設(shè)計(jì)工況，導(dǎo)致壁掛爐工作異常、整體系統(tǒng)效率大幅度降低，這才是壁掛爐費(fèi)氣的真正原因。對于費(fèi)氣問題，其實(shí)責(zé)任不應(yīng)該是壁掛爐廠家承擔(dān)，而應(yīng)該是給用戶設(shè)計(jì)和安裝供暖系統(tǒng)的暖通公司承擔(dān)。因此，做一個(gè)對客戶負(fù)責(zé)任的暖通公司必須能夠設(shè)計(jì)出高效穩(wěn)定的供暖系統(tǒng)。
 

“供暖系統(tǒng)漫談”系列由博容董事長申國強(qiáng)先生原創(chuàng)，首發(fā)于《地暖月刊》！